電梯系統(tǒng)檢測及故障診斷研究

□ 蔣守祥 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無錫分院

電梯系統(tǒng)檢測及故障診斷研究

□ 蔣守祥 江蘇省特種設(shè)備安全監(jiān)督檢驗(yàn)研究院無錫分院

［導(dǎo)讀］ 電梯是現(xiàn)代生活中重要的運(yùn)輸裝備，隨著社會現(xiàn)代化程度的日益提高，其應(yīng)用范圍也越來越廣，尤其在高層建筑中更是必不可少。從安全性角度出發(fā)，電梯作為一個封閉狹小的空間，缺少解決突發(fā)性事件的靈活機(jī)制，因此對系統(tǒng)檢測和故障診斷做出了更嚴(yán)格的要求。本文以下結(jié)合特種設(shè)備檢測的技術(shù)要求，對電梯系統(tǒng)檢測和故障診斷做出評估。

狹義概念中的電梯指的是高層建筑中垂直上下運(yùn)輸?shù)慕煌üぞ?，是一種用途廣泛的特種設(shè)備，不僅要求在乘坐中具有舒適性、便捷性、高效性，更要求其具有較高的安全性、穩(wěn)定性。尤其近年來，我國頻頻發(fā)生電梯傷人事故，國家發(fā)布了一系列針對電梯系統(tǒng)檢測和故障診斷的標(biāo)準(zhǔn)要求，因此，不論是對于生產(chǎn)企業(yè)還是業(yè)主而言，都應(yīng)該具有電梯安全運(yùn)行意識。

一、電梯系統(tǒng)的故障特點(diǎn)

（一）復(fù)雜性

交流變頻調(diào)速電梯出現(xiàn)故障時的一個主要特點(diǎn)就是復(fù)雜性，這主要是因?yàn)榻M成電梯控制系統(tǒng)的各個部分之間是相互聯(lián)系和耦合的，那么發(fā)生故障原因彼此之間的關(guān)系就會變得十分復(fù)雜，也就是 說即使是同一種事故的發(fā)生，原因也很多。正是由于征兆和原因之 間的這種不確定的關(guān)系，也導(dǎo)致了在檢測和診斷電梯故障時是十分困難的。

（二）相關(guān)性

當(dāng)電梯控制系統(tǒng)某一個層次的某一個元素出現(xiàn)了故障時，那么與這一元素相關(guān)的其他因素肯定也會隨之發(fā)生變化，那么這一層次 就可能會產(chǎn)生別的故障?？梢姡谙到y(tǒng)的同一個層次中，可能是存在 著多個故障的，并且某一個原發(fā)故障肯定也存在著多條傳播途徑， 那么就會出現(xiàn)多個故障并存的現(xiàn)象，這就是所謂的電梯系統(tǒng)故障的 相關(guān)性。因此，在電梯系統(tǒng)的故障檢測和診斷工作中，我們應(yīng)高度重 視多故障診斷這一問題，其主要體現(xiàn)就是相互信號輸入線接錯的情況。

（三）不確定性

在電梯控制系統(tǒng)的故障檢測工作中，不確定性也是一個重點(diǎn)特點(diǎn)，對電梯控制系統(tǒng)的控制器往往都要設(shè)置很多的參數(shù)，而只要對其中的一個參數(shù)設(shè)置錯誤了，那么就可能會導(dǎo)致不確定的故障，這 就是所謂的電梯系統(tǒng)故障不確定的特點(diǎn)。

二、電梯系統(tǒng)檢測及故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

（一）系統(tǒng)檢測技術(shù)現(xiàn)狀

值得注意的是，電梯系統(tǒng)檢測技術(shù)并不能起到維護(hù)的功能，特別是我國實(shí)行每年定期檢測，只能排除一小部分故障，服役電梯的具體情況每天都在變化；就國內(nèi)而言，用于電梯系統(tǒng)檢測的技術(shù)主要有兩種，分別是遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)和動態(tài)性能監(jiān)測系統(tǒng)。

第一，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)。遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)是存在于電梯控制系統(tǒng)內(nèi)部的信息采集分支，通過傳感器、攝像頭等來收集電梯運(yùn)行數(shù)據(jù)，經(jīng)過控制中心的分析做出進(jìn)一步指示。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，尤其是智能技術(shù)的發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)可以自動讀取電梯控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并通過微處理器分析判斷，來完成是否開啟故障警報(bào)以及是否進(jìn)行安全防范等操作。

第二，動態(tài)性能檢測系統(tǒng)。電梯系統(tǒng)的運(yùn)行周期較長、使用頻繁，在制動系統(tǒng)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的過程中，電梯動態(tài)性表現(xiàn)出滿負(fù)荷的狀態(tài)；實(shí)時速度、加速度、自由落體速度等都是需要考慮檢測要素。國內(nèi)較大的電梯公司中，對動態(tài)性能檢測系統(tǒng)的依賴程度較高，主要有電梯專項(xiàng)性能測試設(shè)備和電梯性能跟蹤測試設(shè)備兩類。

（二）故障診斷技術(shù)現(xiàn)狀

廣義地電梯故障判斷技術(shù)包括一切發(fā)現(xiàn)電梯故障的方式，按照國際上較為流行的故障判斷理論，則劃分為以下三類。

第一，基于解析模型的故障診斷技術(shù)。顧名思義，首先要根據(jù)故障診斷的對象來構(gòu)建模型，被診斷的對象是較為固定的，這一種方法比較適合大型電梯的系列產(chǎn)品，特別是一些具有針對性、獨(dú)創(chuàng)性的技術(shù)。通過解析對象模塊，可以獲得標(biāo)準(zhǔn)電梯設(shè)備的系統(tǒng)參數(shù)差異，并對差異進(jìn)行進(jìn)一步分析，最終得到故障的所在。

第二，基于信號處理的故障診斷技術(shù)。電梯是一種構(gòu)造復(fù)雜的機(jī)電設(shè)備，有很多不同的模塊組成，雖然這些模塊在功能、構(gòu)成等方面存在很大差距，但在信號利用方面卻大同小異，無論是函數(shù)、頻譜等，都能夠很快地基于信號警報(bào)進(jìn)行診斷，因此也被視為一種傳統(tǒng)的故障診斷技術(shù)。

第三，基于知識故障的診斷技術(shù)。這一方法中所指的知識主要是專業(yè)領(lǐng)域的判斷知識，避免了對數(shù)學(xué)模型和復(fù)雜設(shè)備的依賴。目前國外很多大型電梯公司都策培訓(xùn)了自己的電梯維修團(tuán)隊(duì)，對于故障的判斷更多地通過實(shí)地考察來獲知，維修人員的經(jīng)驗(yàn)比例所占較大。

三、電梯故障分析及檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)使用場合的不同，電梯的結(jié)構(gòu)也表現(xiàn)出不同的變化，如平移式、斜坡式和垂直式。但從完成運(yùn)輸功能的角度分析，電梯在構(gòu)成上幾乎都是一致的，包括機(jī)械、電氣和安全裝置三大部分。其中，機(jī)械部分指的是構(gòu)成電梯的材料，如骨架；電氣部分則是動力部分，完成拖動和控制功能；而安全裝置則是以前兩部分為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)完整統(tǒng)一的結(jié)合。

電梯故障分析和檢測是另外分離的系統(tǒng)，在不同時期表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，結(jié)合當(dāng)前計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的廣泛應(yīng)用，CAN總線技術(shù)被廣泛地應(yīng)用，以下結(jié)合這一技術(shù)進(jìn)行探討。

（一）分析及檢測系統(tǒng)硬件部分設(shè)計(jì)

根據(jù)一般系統(tǒng)設(shè)備檢測的原理，檢測單元設(shè)計(jì)要相對獨(dú)立，減少彼此的影響。電梯故障分析和檢測系統(tǒng)中為了避免影響回路干擾，可以采用低開通電流的光耦方案。最簡單的做法是，將樓梯層控制、終止控制、呼叫控制、stop控制等采取微電（）（接上頁）子設(shè)備連接，電阻與對應(yīng)的開關(guān)并聯(lián)之后，再串聯(lián)介入CAN總線。

（二）分析及檢測系統(tǒng)軟件部分設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是對電梯故障分析和檢測的判斷部分，根據(jù)軟件設(shè)計(jì)的規(guī)律，應(yīng)該針對重點(diǎn)故障部分展開詳細(xì)設(shè)計(jì)。數(shù)據(jù)顯示，電梯門作為故障的主要來源，約占所有故障的70%-80%，并且其開關(guān)動作頻繁，容易受到外界的干擾，因此有必要針對門鎖的軟件部分加強(qiáng)魯棒性改善。結(jié)合安全回路的原理，開關(guān)功能中有兩種類型：其一為開關(guān)動作，當(dāng)發(fā)生觸電連接的時候表示運(yùn)行出現(xiàn)故障，其二是門鎖開關(guān)，主要故障為短路、短路。根據(jù)這一特點(diǎn)展開軟件設(shè)計(jì)，滿足識別、警報(bào)和控制功能，并圍繞著這一故障進(jìn)行周邊檢測，可以達(dá)到事半功倍的效果。

四、結(jié)束語

隨著我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市化水平提高，電梯運(yùn)用的范圍越來越廣，在各類建筑中發(fā)揮著重要的運(yùn)輸功能。電梯故障同樣也是影響人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活的重要因素，針對電梯故障進(jìn)行系統(tǒng)檢測和診斷，不僅有利于提高效率，同時也可以避免安全事故的發(fā)生，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

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